项目9仿真实例.ppt

1、项目九,仿真实例,项目九 仿真实例,任 务 描 述,整流滤波电路如图9-1所示。在正弦波电压源激励下，进行工作点分析和瞬态/傅里叶分析，测量和观察整流滤波后的输出波形。,图9-1整流滤波电路原理图,项目九 仿真实例,任 务 描 述,三极管放大电路如图9-2所示。在正弦波电压源激励下，进行输出波形的测量，并进行仿真分析。,图9-2三极管放大电路原理图,执行步骤,实例2,三极管放大电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,项目九 仿真实例,项目九 仿真实例,执行步骤,1新建项目文件。在“D:/姓名”文件夹下，创建项目文件，并命名为“项目九PrjPCB”，并新建原理图文件，保存为“整流滤波电路仿真Sc

2、hDoc”。,第 1 步,绘制仿真原理图,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-3新建项目文件和原理图,项目九 仿真实例,执行步骤,2绘制仿真原理图。根据任务要求，使用原理图编辑器以及仿真元器件设计电路仿真原理图在Miscellaneous Devices.IntLib库文件中选取整流桥堆、电阻、电容三个元器件，如图9-49-6所示，它们都具有“Simulation”（仿真）属性。这里注意：只有具有“Simulation”（仿真）属性的元件才可用于电路仿真，选择元器件的时候需要注意看元器件的模型列表中是否有Simulation项，没有仿真属性的元器件是不能进行电路仿真的。按原理图连接导线。如图9-

3、7所示。,第 1 步,绘制仿真原理图,实例1 整流滤波电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-4整流桥堆元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-5电阻元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-6电容元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-7连接导线图,项目九 仿真实例,执行步骤,1按路径“Program FilesAltium2004LibrarySimul

4、ation”添加“Simulation Sources.IntLib”元件库，如图9-8所示。在仿真电路中，至少应包含一个仿真激励源。只有在输入信号（仿真激励源）作用下，仿真电路才会正常工作。常用的仿真激励源有直流激励源、脉冲信号激励源、正弦信号激励源等。,第 2 步,放置仿真激励源,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-8添加“Simulation Sources.IntLib”元件库,项目九 仿真实例,执行步骤,2根据任务要求，在“Simulation Sources.IntLib”元件库中选择正弦交流电压激励源，如图9-9所示。其元件属性如图9-10所示。,第 2 步,放置仿真激励源,实例1

5、 整流滤波电路 仿真,图9-9选择“正弦波信号激励源”对话框,项目九 仿真实例,执行步骤,第 2 步,放置仿真激励源,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-10正弦波信号激励源元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 2 步,放置仿真激励源,实例1 整流滤波电路 仿真,3连接导线。电路原理图如图9-11所示。,图9-11整流电路原理图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 3 步,放置网络标号,实例1 整流滤波电路 仿真,1在进行电路仿真之前，必须在每一个需要测试的地方添加网络标号。添加方法和前面项目中绘制原理图时添加网络标号的方法一样，即放置网络标签更名。2在如图9-11中放置仿真网络标号“AC1、A

6、C2、DC”。放置了网络标号的电路原理图如图9-12所示。,图9-12带网络标号的整流电路原理图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,整流桥堆仿真参数设置。双击原理图编辑区中的整流桥堆符号，弹出如图9-4所示属性对话框双击图9-4中右下段蓝色“Simulation”区域，弹出如图9-13、9-14对话框，进行模型种类设置和参数设置（在该任务中保持默认设置）。,图9-13整流桥堆模型种类设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-14整流桥堆参数设置（默认）,项目九 仿真实例,执行步骤,用同样的方法，

7、进行电阻、电容元件的仿真参数设置。双击原理图编辑区中的电阻符号，弹出如图9-5所示属性对话框双击图9-5中右下段蓝色“Simulation”区域，弹出如图9-15、9-16对话框，进行模型种类设置和参数设置。电阻仿真参数设置。单击“参数”标签，在该标签中设置value值“1K”，其意义为设置电路中的负载电阻阻值为1K点击“确认”完成电阻仿真参数的设置。如图9-15、9-16所示。,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-15电阻模型种类设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数

8、,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-16电阻参数设置,项目九 仿真实例,执行步骤,双击原理图编辑区中的电容符号，弹出如图9-6所示属性对话框双击图9-6中右下段蓝色“Simulation”区域，弹出如图9-17、9-18对话框，进行模型种类设置和参数设置。电容仿真参数设置。单击“参数”标签，在该标签中设置value值“47uF”，其意义为设置电路中的滤波电容的电容值为47uF；在该标签中设置Initial Voltage值“0”，其意义为设置电路中的滤波电容初始时刻两端电压为“0V”点击“确认”完成滤波电容仿真参数的设置。如图9-17、9-18所示。,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波

9、电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-17电容模型种类设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-18电容参数设置,项目九 仿真实例,执行步骤,正弦波信号激励源仿真参数设置方法与电阻、电容设置方法相同。双击原理图编辑区中的电压源符号，弹出如图9-10所示属性对话框双击图9-10中右下段蓝色“Simulation”区域，弹出如图9-19、9-20对话框，进行模型种类设置和参数设置。正弦波信号激励源元件属性和仿真参数设置方法。单击“参数”标签，在该标签中设置Amplitude值“12”，

10、其意义为设置电路中的交流电源正弦波振幅值为12V；设置Frequency值“50”，其意义为设置电路中的交流电源正弦波频率为50Hz（模拟我国交流供电参数）点击“确认”完成正弦波信号激励源参数的设置。如图9-19、9-20所示。,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-19正弦波信号激励源模型种类设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-20正弦波信号激励源参数设置,项目九 仿真实例,执行步骤,1打开“分析设定”窗口。选择“设计仿真Mixed

11、 Sim”，打开“分析设定”窗口，11种分析/选项及其解释如图9-21所示。设计者可根据具体仿真要求在窗口中的“分析/选项”分组框中选择使用的仿真方式。2设定“整流滤波电路”仿真方式。选择“Operating Point Analysis（直流工作点分析）”和“Transient/Fourier Analysis（瞬态/傅里叶分析）”在这两项后面的小方格单击选取，如图9-22所示。3添加活动信号。整流滤波电路仿真中需观察输入的交流信号和整流后的直流信号波形，即检测AC1、DC处的电压波形。双击可用信号栏中的“AC1”“DC”信号名，将其移动到活动信号栏，如图9-23所示。4Transient/

12、Fourier Analysis（瞬态/傅里叶分析）设定。单击“Transient/Fourier Analysis”打开“Transient/Fourier Analysis Setup”选中“Use Initial Conditions”。在有储能元件的电路中，选用此项。其作用是仿真时使用初始设置条件。其它设置在本次仿真采用默认。如图9-24所示。,第 5 步,设定仿真方式,实例1 整流滤波电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-21“分析设定”对话框,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例1 整流滤波电路 仿

13、真,图9-22设定“整流滤波电路”仿真方式,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-23添加活动信号,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-24“瞬态/傅里叶分析”参数设定,项目九 仿真实例,执行步骤,第 6 步,运行仿真,实例1 整流滤波电路 仿真,1仿真操作。在图9-24中，点击“确认”，即打开仿真分析结果。2仿真运行结果。如图9-25所示。,图9-25“整流滤波电路”仿真运行结果图,项目九 仿真实例,执行步骤,1信号波形的失真原因。在图9-25中，ac1的电压波形是ac1节点相对于参考地所测

14、的的波形，在负半周只是整流二极管上的导通压降。要检测完整的输入信号波形，即检测节点AC1与节点AC2之间的电压波形，需进行信号波形运算。2信号波形设定。双击图9-25中波形右边的“ac1”打开“Edit Waveform”窗口在波形栏中点选参与信号波形运算的波形，在函数栏中选信号波形运算方式，如图9-26所示。3信号波形运算。点选波形栏中的“ac1”点选函数栏中的“-”点选波形栏中的“ac2”表达式获得“ac1-ac2”。在名称栏输入运算后新波形的名称“AC”点击“建立”键。即完成信号波形运算得图9-27波形。AC波形即为模拟输入的50Hz正弦交流电电压的波形，dc波形即为整流滤波后的直流电电

15、压波形。4退出编辑状态。按键盘上的“ESC”键退出选中的AC波形编辑状态，其波形如图9-28所示。,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-25信号波形设定,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-26信号波形运算,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-27信号运算后波形（AC波形处于编辑状态）,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-28非编辑状态

16、下的AC波形和dc波形,项目九 仿真实例,执行步骤,5叠加显示波形。叠加显示波形为了更直观地观察输入AC和输出dc的波形的变化可以把它们的波形叠加到一起。具体操作：在图9-28的AC波形区域内，右击鼠标，界面如图9-29所示选取“Add Wave To Plot”打开“Add Wave To Plot”窗口点选“dc”点击建立，如图9-30所示。完成AC和dc波形的叠加。波形如图9-31所示。经以上仿真分析我们可以清晰的观察到全波整流滤波电路中交流电压转变为直流电压的波形变化。,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1

17、整流滤波电路 仿真,图9-29右击AC波形后界面,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-30添加叠加波形,项目九 仿真实例,执行步骤,第 7 步,分析仿真结果,实例1 整流滤波电路 仿真,图9-31叠加后的仿真波形,执行步骤,项目九 仿真实例,执行步骤,项目九 仿真实例,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例2 三极管放大电路 仿真,1新建原理图文件。在“项目九PrjPCB”中追加原理图文件，保存为“三极管放大电路仿真SchDoc”。如图9-32所示。,图9-32新建项目文件和原理图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步

18、,绘制仿真原理图,实例2 三极管放大电路 仿真,2绘制仿真原理图。根据任务要求，绘制三极管放大仿真电路，其元件属性如图9-339-35所示。,图9-33电阻元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-34电容元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-35三极管元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 1 步,绘制仿真原理图,实例2 三极管放大电路 仿真,按原理图连接导线。如图9-36所示。,图9-36连接导线图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 2 步,放置仿真激励源,实例2 三

19、极管放大电路 仿真,1根据任务要求，在“Simulation Sources.IntLib”元件库中选择正弦交流电压激励源V1和直流电压激励源V2，如图9-37、9-38所示。其元件属性如图9-39、9-40所示。,图9-37选择“正弦波信号激励源”对话框 图9-38选择“直流电压激励源”对话框,项目九 仿真实例,执行步骤,第 2 步,放置仿真激励源,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-39正弦波信号激励源元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 2 步,放置仿真激励源,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-40直流电压激励源元件属性,项目九 仿真实例,执行步骤,第 2 步,放置仿真激励源,实例

20、2 三极管放大电路 仿真,2连接导线。电路原理图如图9-41所示。,图9-41三极管放大电路原理图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 3 步,放置网络标号,实例2 三极管放大电路 仿真,在如图9-41中放置五个网络标号“in、out、vb、ve、vc”，便于仿真检测输入输出信号波形和放大电路的静态工作点数据。放置了网络标号的电路原理图如图9-42所示。,图9-42带网络标号的三极管放大电路原理图,项目九 仿真实例,执行步骤,1.电阻、电容参数设置。其方法与实例1相同，电路中5只电阻数值分别为68k、20 k、2.7 k、1.5 k、5.1 k，3只电容数值均为为10F。其中注意电容的初始时刻两端

21、电压“nitial Voltage”值设为“0”。2.三极管参数设置。双击图9-35属性对话框中的蓝色“Simulation”区域，打开仿真模型参数编辑对话框，如图9-42所示为三极管模型种类设置。如图9-43所示为三极管参数设置。在仿真模型参数编辑对话框的底部，单击“模型文件”的标签，打开模型文件，在模型文件中详细列出了三极管的各种参数，并表明了三极管2N3904的仿真模型，功率310mW，最高工作电压40V，最高工作电流200mA，截止频率300MHz等信息。在本任务中三极管参数采用系统默认设置。,第 4 步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4

22、步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-43三极管模型种类设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-44三极管参数设置及其模型文件,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,3.正弦波信号激励源仿真参数设置。双击图9-39中右下段蓝色“Simulation”区域，弹出如图9-45、9-46对话框，进行模型种类设置和参数设置。正弦波电压激励源相当于仿真电路中的函数信号发生器，通过属性对话框设置其输出频率为50kHz振幅为10mV的正弦波。,图9-45正弦波信号激励源模型种类设置,项目九

23、仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-46正弦波信号激励源参数设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,4.直流电压激励源仿真参数设置。双击图9-40中右下段蓝色“Simulation”区域，弹出如图9-47、9-48对话框，进行模型种类设置和参数设置。直流电压激励源（VSIC）是仿真电路中的工作电源。通过属性对话框设置其工作电源电压为直流18V。,图9-47直流电压激励源模型种类设置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 4 步,设置仿真参数,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-48直流电压信号激励源参数设

24、置,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,1静态工作点分析设定。选择“设计仿真Mixed Sim”，打开“分析设定”窗口“Operating Point Analysis（直流工作点分析）”在这项后面的小方格单击选取，如图9-49所示。在“General Setup”界面的活动信号栏添加Q1ib、Q1ic、Q1ie、VB、VC、VE。,图9-49“静态工作点分析”参数设定,项目九 仿真实例,执行步骤,2动态分析设定。选择“设计仿真Mixed Sim”，打开“分析设定”窗口“Operating Point Analysis（直流工作点分析）”和“Tr

25、ansient/Fourier Analysis（瞬态/傅里叶分析）”在这两项后面的小方格单击选取，如图9-50所示。在“General Setup”界面的活动信号栏添加“IN、OUT”，检测输入输出的电压波形。其他设置采用默认设置。单击“Transient/Fourier Analysis”打开“Transient/Fourier Analysis Setup”如图9-51所示，采用图示默认设置。,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-50“动态分析”选项设定,项目九 仿真实例,执行步

26、骤,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-51“动态分析”参数及其设定,项目九 仿真实例,执行步骤,3频率响应特性分析设定。选择“设计仿真Mixed Sim”，打开“分析设定”窗口在仿真分析设置对话框内选择交流小信号分析在“AC Small Signal Analysis（交流小信号分析）”后面的小方格单击选取。在“General Setup”界面的活动信号栏添加“OUT”，检测输出频率响应特性。其他设置采用默认设置。如图9-52所示。单机“AC Small Signal Analysis”打开“AC Small Signal Analysis Setup”如图9-53

27、所示，采用图示默认设置。,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-52“频率响应特性分析”选项设定,项目九 仿真实例,执行步骤,第 5 步,设定仿真方式,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-53“频率响应特性分析”参数及其设定,项目九 仿真实例,执行步骤,第 6 步,运行仿真,实例2 三极管放大电路 仿真,1静态工作点分析仿真操作。在图9-49中，点击“确认”，即打开仿真分析结果，其仿真运行结果如图9-54所示。,图9-54静态工作点分析仿真运行结果图,项目九 仿真实例,执行步骤,2动态分

28、析仿真操作。在图9-50中，点击“确认”系统创建了“三极管放大电路仿真.sdf”仿真数据文件，获得动态分析仿真结果如图9-55所示。设置测量游标。在仿真数据文件的左下角点取“Sim Data”标签，弹出波形分析器浏览器窗口如图9-56所示（从图9-55中可以看出，游标视图区和波形数据显示区没有显示数值）在图9-55中右击波形图右侧的波形名称“out”选“Cursor A”（即添加测量游标A）在波形数据显示区显示波形数据。测量游标设置后的动态分析仿真结果如图9-57所示。,第 6 步,运行仿真,实例2 三极管放大电路 仿真,项目九 仿真实例,执行步骤,第 6 步,运行仿真,实例2 三极管放大电路

29、 仿真,图9-55动态分析仿真运行结果图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 6 步,运行仿真,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-56测量游标和波形数据显示区,项目九 仿真实例,执行步骤,第 6 步,运行仿真,实例2 三极管放大电路 仿真,图9-57测量游标设置后动态分析仿真运行结果图,项目九 仿真实例,执行步骤,第 6 步,运行仿真,实例2 三极管放大电路 仿真,3频率响应特性分析仿真操作。在图9-52中，点击“确认”，即打开仿真分析结果，其仿真运行结果如图9-58所示。,图9-58频率响应特性分析仿真运行结果图,项目九 仿真实例,执行步骤,1静态工作点仿真分析结果：在图9-54所示的数据可以

30、看出，三极管基极静态电压为3.825V，静态电流为15.45uA；三极管集电极极静态电压为12.31V，静态电流为2.109mA；三极管发射极静态电压为3.187V静态电流为-2.124mA。2动态仿真分析结果：在图9-57所示的输入/输出波形可以看出，输入交流信号幅度为10mV，输出交流信号的幅度为1.158V，其电压放大倍数约为116，且输入和输出信号波形之间相位相反。3频率响应特性仿真分析结果：在图9-58所示的幅频特性曲线可以看出，随着信号频率的增大，输出信号的幅度将衰减。,第 7 步,分析仿真结果,实例2 三极管放大电路 仿真,项目九 仿真实例,内容小结,本项目通过两个典型电路仿真实例介绍了Protel DXP电路仿真的方法。主要内容有仿真元件的参数设置，各类仿真方式及其参数的设置，电路仿真结果分析等。其电路仿真的操作步骤如图9-59所示。,图9-59电路仿真的操作步骤,项目九 仿真实例,上机实训,利用直流扫描分析方法，获取47LS00与非门电路的直流传输特性曲线。电路原理图如图9-60所示。参数设置：主扫描激励源参数设置为V1，起始值参数设置为0V，终止值参数设置为5V，步长100m。,图9-6074LS00与非门电路图,项目九 仿真实例,项目九结束,